Wasserstoffdotierte WO3-Filme: Elektrische Transporteigenschaften - Metall-Isolator- Übergang

Die Injektion von Wasserstoff in Wolframtrioxid-Filme führt zu einer drastischen Zunahme der spezifischen Leitfähigkeit, bis schließlich ein Metall-Isolator-Übergang (MIT) erreicht wird. In dieser Arbeit wurden die resistiven Eigenschaften solcher HxWO3-Proben für verschiedene Wasserstoffkonzentrationen x untersucht. Die ca. 1µm dicken amorphen WO3-Filme wurden durch thermisches Sublimieren des Übergangsmetalloxids hergestellt. Der Wasserstoff wurde mit Hilfe des photochromen Prozesses injiziert, genauer durch die UV-Belichtung der Proben in einer Methanol-Atmosphäre. Anschließend wurde der Widerstand sowohl temperaturabhängig (1,4K < T < 300K) als auch magnetfeldabhängig (bis zu 16T) bestimmt. Nachdem ein solcher Meßzyklus beendet war, wurde der Wasserstoffgehalt der Probe variiert und mit diesem neuen x-Wert ein weiterer Meßzyklus gestartet. Es war somit möglich, mit nur einer Probe den MIT durchzustimmen und insgesamt einen Bereich der spezifischen Leitfähigkeit von 0,0005 bis hin zu 20000 1/(Ohm m) zu untersuchen. Auf der isolierenden Seite bestimmt ein Variable-Range-Hopping (VRH) nach Mott die Probeneigenschaften. Bei tieferen Temperaturen konnte ein Übergang zu einem VRH nach Efros und Shklovskii beobachtet werden, welcher durch den zusätzlichen Einfluß einer Elektron-Elektron-Wechselwirkung entsteht. Durch die erstmalig durchgeführten Messungen des Magnetowiderstandes bei verschiedenen Temperaturen war es möglich, den Bohrschen Radius, also die räumliche Ausdehnung der Störstellenniveaus, zu ermitteln. Für schwach dotierte Filme ergab sich der Bohrsche Radius zu ca. 6Å und stieg auf ca. 40Å an für Proben nahe dem MIT. Darüber hinaus wurde ein negativer Beitrag zum Magnetowiderstand gefunden, der als ein Interferenzeffekt, wie er von Nguyen et al. vorgeschlagen wurde, interpretiert wurde.